معادلة دي برولي ، كان دي برولي أول من افترض وجود الخصائص الموجية لجزيئات المادة وهو عالم فرنسي. وفي عام 1923، اقترح فرضية لشرح نظرية التركيب الذري، حيث افترض أن الجسيمات لها خصائص الأمواج. وبعد عدة سنوات، قام علماء متخصصون في الأشعة الضوئية والإلكترونات باختبار فرضية دي برولي، وتأكد هؤلاء العلماء من صحة هذه النظرية، حيث وجد العلماء أن الإلكترونات تنحرف مثل الضوء، على حد تعبيره. دي بروجلي.
معادلة دي برولي
تفترض فرضية دي برولي أن الإلكترونات وجسيمات المادة الأخرى يمكن أن تتصرف كموجات في البداية استخدم دي بولي عدة نظريات أولها معادلة أينشتاين الشهيرة المتعلقة بالكتلة والطاقة والتي تنص على E = mc2، حيث يرمز e إلى الطاقة، وm يرمز إلى الكتلة، وc يرمز إلى سرعة الضوء، وباستخدام نظرية بلانك النظرية التي تنص على أن كل كم للموجة يحتوي على كمية منفصلة من الطاقة حيث معادلة بلانك E = hv حيث e هي الطاقة، h هو ثابت بلانك وv هو التردد.
بالنظر إلى أن دي برولي يفترض أن الجسيمات والأمواج لها نفس الخصائص وافترض أن الطاقتين متساويتان وإذا كانت mc2 = hv، وبما أن الجسيمات الحقيقية لا تتحرك بسرعة الضوء، فقد قدم دي برولي السرعة (v) مساوية للسرعة (c)، mv2 = hv. ومن خلال المعادلة، استبدل دي برولي v بالطول الموجي ووصل إلى المعادلة النهائية التي تربط الطول الموجي. للجسيم سرعة، وتسمى موجة دي برولي أيضًا بموجة المادة، والتي تعني جانبًا من خصائص أي جسم مادي. وتتغير هذه الخصائص مع المكان والزمان، وذلك حسب المعادلات الرياضية التي تصف الموجات من خلال قياس سلوك موجات وجسيمات الضوء، وقد تم إثبات ذلك تجريبيا.
تفسير موجات دي برولي: تظهر الجسيمات غير الذرية في أماكن غير متوقعة على الإطلاق، لأن موجاتها تخترق الحواجز بنفس الطريقة التي ينتقل بها الصوت عبر الجدران. ومن خلال هذا الاكتشاف عُلم أن نواة الذرة الثقيلة قد تطرح أحيانًا جزءًا منها في عملية تسمى اضمحلال ألفا. ومع ذلك، فإن جسيم ألفا الناتج لا يحمل طاقة كافية للتغلب على حاجز القوة المحيط بالنواة.
اقرأ أيضًا: ماده بنفس المكونات والخصائص
ومع ذلك، كموجة، لا يمكن لجسيم ألفا أن يخترق الحاجز إلا بدرجة محدودة ولديه القدرة على التواجد خارج النواة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لموجات دي برولي أن تنتقل في حلقة مغلقة تشبه حركة الإلكترونات حول النواة. إذا تطابقت الموجات مع الحلقة، فيمكنها الاستمرار في الدوران. ونتيجة لذلك، فإن الإلكترونات الموجودة حول الذرة تختار فقط تكوينات أو حالات معينة من بين الخيارات العديدة المتاحة لها. وترتبط الخصائص الموجية للجسيم بقوة خارجية تشكل قاعدة في ميكانيكا الكم وتعرف بمعادلة شرودنغر. وينص مبدأ الفيزيائي الألماني فيرنر هايزنبرغ، الذي تمت صياغته عام 1927، على أنه لا يمكن قياس موضع وسرعة جسم ما بدقة في نفس الوقت، حتى من الناحية النظرية، لأنه ليس من المنطقي تحديد موضع وسرعة جسم دقيق في الطبيعة. .
أثبت العالم دي برولي أن الإلكترونات تنحرف مثل الضوء
أثبت العالم دي برولي أن الإلكترونات تتصرف كموجات تشبه الضوء بسبب تشابه خصائصها الموجية وطور العالم دي برولي النظرية التي اقترحها أينشتاين، والتي تشير إلى أن الضوء ذو الأطوال الموجية القصيرة يتصرف أحيانًا كجسيمات، وتم تأكيد هذه الفكرة في عام 1923. وأوضح دي برولي أن المادة على المقياس الذري يمكن أن يكون لها خصائص الموجات، وكانت النظرية وأجاب دي برولي على أسئلة العلماء فيما يتعلق بحركة الإلكترونات داخل الذرة، حيث أثبتت التجارب أن الإلكترون يجب أن يتحرك حول النواة، وهناك قيود على حركته. قدمت نظرية دي برولي تفسيرًا لحركة الإلكترون المقيدة، حيث تكون الموجة مقيدة في الشكل والحركة بواسطة الشحنة النووية. في عام 1923، لم يكن هناك دليل تجريبي على نظرية دي برولي، التي تشير إلى أن الإلكترون يتصرف أحيانًا كطاقة مشعة.
الطول الموجي لدي برولي هو
الطول الموجي لدي برولي هو :قيمة 𝜆 تساوي تقريبًا الارتفاع مضروبًا في الضغط مقسومًا على 100
يعد مفهوم De Broglie للطول الموجي مهمًا عند دراسة ميكانيكا الكم. يشير الطول الموجي إلى العلاقة بين الجسم وكتلته، ويُعرف أيضًا باسم الطول الموجي. عادة ما يكون الطول الموجي لأي جسيم معكوسًا لقوته. وأوضح دي برولي أن المادة تتصرف مثل الجسيمات والأمواج في نفس الوقت، وهذا يشبه طبيعة الضوء الذي يتصرف مثل الجسيم والموجة. وقد تم إجراء تجربة لإثبات ذلك. اقترح دي برولي أن الجسيمات يمكن أن يكون لها خصائص جسيمية وخصائص موجية. تم اكتشاف الطبيعة الموجية للإلكترونات لتأكيد نظرية دي برولي. جميع الأشياء التي نستخدمها في حياتنا اليومية تحتوي على أطوال موجية صغيرة وغير مرئية، لذلك لا نعتبرها موجات. بالنسبة لدي برولي، تكون الأطوال الموجية مرئية في الجسيمات غير الذرية. أما الإلكترونات فهي تدور حول النواة في الذرات وتحتوي على موجات دي برولي في دوائر مغلقة حيث تكون الموجات ثابتة ومتناسبة بالتساوي مع الدائرة. تدور الإلكترونات حول النواة في مدارات ثابتة.
تطبيقات فرضية دي برولي
عمل المجاهر الإلكترونية. ويرجع ذلك إلى أن الإلكترونات تتصرف كموجات، ويتم تزويد الإلكترونات بالطاقة بطريقة تشبه أنبوب التلفاز ومن ثم استخدام الموجات المغناطيسية. ويرتبط الطول الموجي للإلكترونات في دي برولي بالطاقات الحركية في المجهر الإلكتروني، ويمكن رؤية أطوال موجية أقل بمئة ألف مرة من الضوء المرئي.
يساعد المجهر الإلكتروني في الكشف عن تفاصيل دقيقة للغاية ويستخدم في المختبرات لدراسة الكائنات المجهرية مثل الفيروسات والبكتيريا.
يرتبط طول موجة بروجلي بالطول الموجي للجسيم وكتلته، والذي يستخدم لتحديد موقع جسم معين عند نقطة محددة حيث تتركز الإلكترونات لإنشاء صورة لذلك الجسم المحدد.
اقرأ أيضًا: عدد البروتونات وهوية الذرة
عن العالم دي برولي
هو عالم فيزياء فرنسي مشهور، اشتهر بعمله على نظرية الكم عام 1924. حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1929. ولد في أغسطس 1892، وينتمي إلى عائلة ثرية. بعد تخرجه من المدرسة عام 1909، اختار دراسة التاريخ وحصل على شهادته عام 1910. ثم بدأ بدراسة العلوم وحصل على شهادة في الفيزياء عام 1913. وخدم في الجيش وتم تكليفه بعد ذلك. أجرى عدة تجارب في الهندسة والاتصالات اللاسلكية. وبعد انتهاء الحرب انضم إلى أخيه موريس في المختبر وأجرى عدة تجارب على الأشعة السينية. من هذه التجارب، استنتج دي برولي الطبيعة المزدوجة للضوء، وتحديدًا ازدواجية الموجة والجسيم. اكتشف نظرية دي برولي وقدم تفسيرًا لحركة الإلكترونات حول النواة. وقد أثبت ذلك طومسون وكلينتون دافيسون وليستر جيرمر. أظهرت المادة خصائص تشبه الموجة. واصل دي بروجلي عمله في جامعة السوربون بعد حصوله على الدكتوراه. تم تعيينه أستاذًا للفيزياء النظرية في معهد هنري الذي تم إنشاؤه عام 1928. وعمل دي برولي كمستشار للطاقة الذرية الفرنسية بعد عام 1945. وحصل على جائزة كالينجا عام 1952 من اليونسكو. أصبح عضوا في الجمعية البريطانية وعضوا في الأكاديمية الفرنسية للعلوم. توفي في مارس 1987 عن عمر يناهز 94 عامًا.
من أهم أعمال دي بروجلي
- كتاب بحثي عن نظرية الكم كتب عام 1924.
- كتاب عن الموجات والحركات كتب عام 1928.
- تم تأليف كتاب “ميكانيكا الموجات غير الخطية” في عام 1960.
- هذا الكتاب عبارة عن مقدمة لنظرية فيجر عن الجسيمات الأولية، والتي كتبها عام 1963.
